Quão Promissora é o Sistema Híbrido de Energia Eólica e Solar? 6 Aplicações Chave e Análise de Benefícios Econômicos

Devido à natureza intermitente da geração de energia eólica e solar isolada em condições climáticas desfavoráveis, como dias sem vento ou chuvosos, o uso de qualquer uma dessas tecnologias sozinha em áreas remotas fora da rede requer equipamentos de armazenamento de energia de grande capacidade para garantir o fornecimento contínuo de energia. Integrando efetivamente painéis solares, aerogeradores e baterias, os sistemas híbridos eólico-solar podem resolver o problema da intermitência da geração de fonte única e fornecer eletricidade relativamente estável. Essa tecnologia é aplicada principalmente nos seguintes campos na China.

Energia Residencial e Produtiva para Áreas Rurais Fora da Rede

A China tem 800 milhões de residentes rurais, cerca de 5% dos quais ainda não têm acesso à eletricidade. Essas aldeias sem eletricidade são frequentemente localizadas em regiões ricas em recursos eólicos e solares, tornando os sistemas híbridos eólico-solar uma solução promissora. A implantação de sistemas híbridos padronizados pode acelerar o desenvolvimento econômico local e melhorar os padrões de vida. Utilizando recursos renováveis abundantes através desses sistemas, oferece o serviço de energia mais adequado e economicamente viável para populações remotas, promovendo o desenvolvimento sustentável.

Atualmente, a maioria dos sistemas de energia renovável fora da rede na China fornece apenas iluminação e necessidades domésticas, excluindo cargas produtivas, o que prejudica sua viabilidade econômica. Atingir a sustentabilidade econômica envolve fatores complexos, como propriedade do sistema, mecanismos de gestão, estruturas tarifárias, gestão de cargas produtivas e fontes, quantidades e canais de distribuição de subsídios governamentais. No entanto, esse modelo sustentável tem profunda significância para países em desenvolvimento como a China.

Aplicações de Iluminação LED ao Ar Livre

A iluminação ao ar livre consome cerca de 12% da eletricidade global. Diante do cenário de escassez crescente de energia e preocupações ambientais, a tecnologia de iluminação LED híbrida eólico-solar atraiu atenção mundial. O sistema funciona carregando as baterias inteligentemente via controladores utilizando energia solar e eólica complementares. À noite, as luzes LED se ligam/desligam automaticamente com base nos níveis de luz ambiente. Os controladores inteligentes apresentam redes sem fio para monitoramento, controle e aquisição de dados (telemetria, telecontrole e telecomunicação) remotos. Eles também suportam gerenciamento computadorizado avançado, incluindo detecção de falhas, alarmes antifurto e verificação de status operacional. As aplicações típicas incluem:

• Iluminação de vias (autoestradas, vias principais, secundárias e laterais)

• Iluminação comunitária (postes de rua, luzes de pátio, luzes de jardim, luzes enterradas, luminárias de parede)

Projetos desenvolvidos incluem postes de rua LED híbridos eólico-solar inteligentes, sistemas de iluminação comunitária, iluminação de paisagem e iluminação de túneis.

Ajuda à Navegação Marítima

Alguns auxílios à navegação na China adotaram sistemas fotovoltaicos solares, especialmente faróis, mas enfrentam desafios durante períodos prolongados de mau tempo, quando a geração solar é insuficiente, levando a sobredescarga das baterias e falha das lâmpadas, afetando o desempenho das baterias.

O mau tempo frequentemente coincide com ventos fortes—quando a energia solar é baixa, a energia eólica geralmente é abundante. Portanto, um sistema híbrido dominado pelo vento e assistido pelo sol pode substituir os sistemas puramente solares tradicionais. Os sistemas híbridos são ecologicamente corretos, sem poluição, sem manutenção e fáceis de instalar e usar—atendendo às demandas energéticas dos auxílios à navegação. O sistema opera com energia solar durante as condições favoráveis de primavera/verão; ativa a geração híbrida eólico-solar durante o inverno, primavera ou períodos prolongados de chuva, quando a entrada solar é insuficiente.

Fornecimento de Energia para Equipamentos de Monitoramento Rodoviário

As câmeras de vigilância rodoviária geralmente operam 24/7. Embora o consumo individual de energia seja baixo, o número elevado de unidades resulta em um uso significativo de energia. A energia elétrica convencional da rede não é eficiente. Além disso, o roubo frequente de cabos de energia leva a perdas elevadas e custos de manutenção aumentados.

Dada a distribuição ampla e linear dos pontos de monitoramento, a conexão à rede é difícil e cara. Enquanto a energia solar fotovoltaica permanece cara, a energia eólica é relativamente mais barata. A natureza complementar do vento e do sol faz com que os sistemas híbridos sejam particularmente vantajosos para aplicações distribuídas e fora da rede, como o monitoramento rodoviário. Usar sistemas híbridos elimina a necessidade de cabos, reduzindo o risco de roubo. Em condições climáticas extremas—chuvas prolongadas com baixa luz solar e vento insuficiente—as linhas de rede existentes podem carregar automaticamente as baterias para garantir a operação ininterrupta. Como cada ponto de monitoramento opera independentemente, uma falha em um local não afeta os outros.

Estações Base de Telecomunicações

Muitas ilhas e regiões montanhosas estão longe da rede, mas requerem infraestrutura de comunicação para turismo, pesca e atividades marítimas. Essas estações base têm demandas modestas de energia. A extensão da rede é proibitivamente cara, enquanto os geradores a diesel implicam em altos custos de transporte de combustível, baixa confiabilidade e manutenção difícil.

Uma solução de energia confiável e de longo prazo deve depender de recursos naturais locais. A energia solar e eólica é abundante e altamente complementar em termos de tempo e espaço nas ilhas. Os sistemas híbridos eólico-solar oferecem uma solução de energia off-grid confiável e econômica para as estações base. Com pessoal de manutenção local, os geradores a diesel podem ser incluídos como backup, reduzindo a capacidade necessária de painéis solares e aerogeradores, diminuindo o custo total do sistema e melhorando a confiabilidade.

Usinas Hidrelétricas de Bombeamento de Armazenamento

As usinas híbridas eólico-solar de bombeamento de armazenamento utilizam diretamente a energia eólica e solar para impulsionar bombas d'água para armazenamento de energia, evitando baterias. A água armazenada é então usada para geração de eletricidade estável. Essa abordagem integra a hidroeletricidade convencional com a energia eólica e solar, aproveitando suas distribuições complementares no espaço e no tempo. É adequada para áreas remotas além do alcance da rede e apoia a conservação ecológica no desenvolvimento de energia. Os requisitos-chave incluem:

• Conservação de energia durante todo o processo de conversão

• Equilíbrio hídrico dentro do sistema de bombeamento autônomo

Embora ligeiramente mais caro que a hidroeletricidade convencional, este sistema resolve o problema da não operação sazonal enfrentada por pequenas usinas hidrelétricas no inverno. Assim, o bombeamento de armazenamento híbrido eólico-solar oferece vantagens técnicas e econômicas únicas e pode servir como uma solução de energia viável para locais apropriados.